EP2920867A2 - Elektromotor mit einem stator - Google Patents

Elektromotor mit einem stator

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Publication number
EP2920867A2
EP2920867A2 EP13780063.7A EP13780063A EP2920867A2 EP 2920867 A2 EP2920867 A2 EP 2920867A2 EP 13780063 A EP13780063 A EP 13780063A EP 2920867 A2 EP2920867 A2 EP 2920867A2
Authority
EP
European Patent Office
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housing part
electric motor
casting
motor according
housing
Prior art date
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Application number
EP13780063.7A
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English (en)
French (fr)
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EP2920867B1 (de
Inventor
Gerhard Dittes
Volker Masuch
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SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by SEW Eurodrive GmbH and Co KG filed Critical SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Publication of EP2920867A2 publication Critical patent/EP2920867A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2920867B1 publication Critical patent/EP2920867B1/de
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/07—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element
    • F16C35/077—Fixing them on the shaft or housing with interposition of an element between housing and outer race ring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/06—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with a single row or balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2380/00—Electrical apparatus
    • F16C2380/26—Dynamo-electric machines or combinations therewith, e.g. electro-motors and generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/042—Housings for rolling element bearings for rotary movement
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/15—Mounting arrangements for bearing-shields or end plates
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes

Definitions

  • the invention relates to an electric motor with a stator.
  • the invention is therefore the object of developing an electric motor with a stator, with a compact design with high power per volume to be achieved.
  • the object is achieved in the electric motor with a stator according to the features specified in claim 1.
  • stator is accommodated in a housing of the electric motor, wherein the housing has a casting, in particular machined continuous casting, at the first axial end portion of a ring portion, in particular a hollow cylindrical ring portion is formed , in particular rotationally cut out, being provided on the ring portion, a housing part, in particular slidably disposed, and with the housing part frictionally, in particular thermally
  • the casting at least one axially continuous channel, in particular for a coolant, which opens into a bounded by the ring portion and the housing part pocket area.
  • the advantage here is that a compact powerful engine can be produced, which can be cooled with a coolant, such as water, gas, especially air, or oil.
  • a coolant such as water, gas, especially air, or oil.
  • the coolant can be guided in a closed circuit and driven by a pump.
  • the coolant is axially feasible directly in the casting and thus absorbs the heat of the engine directly.
  • a second ring portion in particular a hollow cylindrical ring portion, shaped, in particular rotationally cut out, wherein provided on the second ring portion, a housing part, in particular
  • the round stator can be inserted into a correspondingly round recess of the casting.
  • the casting is therefore cylindrical on its inside.
  • a round stator can be inserted, which accommodates a rotor shaft, in particular a rotor shaft equipped with permanent magnets.
  • the outer contour of the casting is non-circular executable in a central portion, so that the channels for the coolant in the radially projecting corner regions
  • the turn cylindrical sections are arranged. These are preferably cut out by turning from the raw casting, in particular wherein the raw casting is a continuous casting. On each of these ring sections a housing part can be plugged, which has a correspondingly cylindrical receiving area and the outer contour is not circular. Thus, after joining, especially so thermal
  • first and / or the second ring portion is a cylindrical collar portion.
  • the advantage here is that a cylindrical contour is provided radially inward and radially outward, so that a connection to a stator radially inward and with a housing part to the outside radially is simply possible.
  • in the circumferential direction between the limited by a housing part in the circumferential direction next to each other
  • Coolant flow through the housing of the engine is conductive.
  • Connecting portion opens at its two circumferentially arranged end portions in a respective pocket area.
  • Each pocket region is in turn generated by a spacing of the housing part from the corresponding annular portion of the casting.
  • Interruption arranged which is bounded by the second housing part, in particular thus corresponds to a connection area at the first axial end portion a break at the second axial end portion and
  • connection region at the second axial end region corresponds.
  • Coolant structure can be generated in a simple manner.
  • a radially continuous recess in particular supply or discharge, arranged on a housing part, which in one of
  • Derivative for coolant can be produced in a simple manner, in particular by a respective radial bore.
  • the housing or parts and the casting are made of aluminum.
  • the advantage here is that a material with a high compared to steel thermal conductivity is used.
  • the housing part has a threaded bore.
  • the advantage here is that the transverse forces and axial forces absorbed by the bearing can not be conducted directly into the casting but indirectly via a respective housing part.
  • the non-positive and / or adhesive connection between the housing part and ring portion of the casting and the welded joint between the housing part and casting must be made resilient so that the forces are transmitted without the created by the compounds sealing the coolant line, in particular cooling channel structure at risk are.
  • adhesive is additionally providable in the area of the frictional connection, which also improves the tightness.
  • a ring portion as a centering for the
  • End shield used.
  • the advantage here is that the casting performs not only housing function for the stator but also centering for the bearing plate.
  • the stator is received in a cylindrical recess of the casting.
  • the advantage here is that a rotary motor is providable.
  • the housing parts each have a in
  • the casting has a non-circular peripheral surface in the circumferential direction, wherein the axially continuous channels are arranged in the corner regions of the casting.
  • the advantage here is that the channels can be arranged to save space.
  • the housing part in a circumferential angle region, which covers a limited by a housing part interruption, the housing part on a radially inwardly directed cylindrically shaped surface portion which contacts the casting. The advantage here is that the interruption can be produced in a simple manner.
  • the housing part in a circumferential angle region, which covers a limited by a housing part connecting portion, the housing part a radially inwardly directed plan shaped surface portion which is spaced from the casting.
  • FIG. 1 shows a cross section through an electric motor according to the invention.
  • FIG. 2 shows an oblique view of the electric motor.
  • FIG. 4 shows a different viewing direction than in FIG.
  • FIG. 5 shows a cross section through a part of the electric motor according to the invention in a different cutting direction than in FIG.
  • FIG. 6 shows an oblique view associated with FIG.
  • connection between the housing part 2 and the continuous casting 1 is shown in cross section, wherein a weld 81 between the housing part 2 and outer
  • the coolant line system especially the pocket areas and channels, seals against the environment. Besides, that is
  • Continuous casting 1 wherein a sealing ring 90 is provided for producing the tightness between the housing part 2 and the cylindrical ring portion of the continuous casting 1 in a sealing ring 90 receiving annular groove.
  • the adhesive layer 80 may be additionally provided to reinforce the connection.
  • Electric motor formed from a centrally located continuous casting 1, which at its axially front and rear end region each having a cylindrical collar portion (30, 32), which is not shown in Figure 1.
  • cylindrical collar portion (30, 32) is in each case a housing part (2, 3) shrunk thermally, which for this purpose has a cylindrical recess with which it is pushed onto the cylindrically shaped collar portion (30, 32).
  • adhesive 80 is additionally introduced between the respective housing part (2, 3) and the respective collar section (30, 32), as shown in more detail in FIG.
  • stator of the electric motor In the interior of the housing of the electric motor a wound laminated core, so the stator of the electric motor, provided, wherein the stator is also connected by thermal shrinkage of the continuous casting on the laminated core of the stator.
  • the laminated core 10 of the stator is wound with stator windings, the deflection regions are formed as winding heads 9.
  • a steel ring 8 is arranged so that the outer ring of the bearing is made of steel and the bearing plate 4 made of aluminum, wherein the steel ring 8 is cast in the made of aluminum bearing plate 4.
  • the continuous casting 1 has a cylindrical inner bore, in which the stator is receivable. As shown in FIG. 5, the continuous casting part 1 has axially extending channels 31, through which a coolant can flow.
  • a coolant a liquid such as oil or water, usable.
  • the channels 31 open into pocket regions 70 of the housing parts (2, 3).
  • the first housing part 3 has an inlet 21 and a drain 20 which, as a respective recess, lead from the external environment to a pocket region of the housing part 3.
  • Each pocket area is bounded radially inwardly of the respective cylindrical
  • the spaced-apart pocket regions 70 arranged on the circumference of the cylindrical collar section (30, 32) are connected in the circumferential direction in each case by means of a respective connecting region 71 or not connected by means of an interruption 72.
  • a respective pocket region 70 encompassed by the housing part 2 is connected to a respective pocket region 70 encompassed by the housing part 3 by means of a respective channel 73 extending axially in the continuous casting part 1.
  • connection region 71 of the first housing part 2 is assigned an interruption 72 of the other housing part 3 at the same circumferential position. Accordingly, each interruption 72 of the housing part 3 at the same circumferential position is associated with a connecting region 71 of the housing part 2.
  • the respective connecting region 71 is in turn bounded radially inwardly by the respective collar portion (30, 32) and radially outwardly by the housing part (2, 3).
  • the connecting regions 71 open into pocket regions 70 such that a meandering coolant passage through the housing of the electric motor is achieved.
  • the meandering passage runs in the circumferential direction, as shown in FIG. It is important in the invention that the continuous casting 1 a cylindrical
  • the recording area for the stator in particular so that wound with stator windings laminated core of the stator provides.
  • the on the respective cylindrical collar portion (30, 32) deferred, thermally shrunk and adhesive-bonded housing part (2, 3) is also formed on its radially inner side cylindrical, but has a non-circular on its radially outer surface, ie non-uniform in the circumferential direction Shape up.
  • the housing part (2, 3) is formed substantially square.
  • For sealing between the housing part 2 or 3 and continuous casting 1 is a
  • the bearing flanges 4 and 11 are screw-connected to the respective housing part (2, 3), wherein axially extending threaded holes in the corner portions of the housing part (2, 3) are introduced.
  • the corner sections are radially projecting by means of the non-circular shape.
  • the housing parts in the peripheral winding region of the connecting sections 71 have planar inner surface sections.
  • the connecting portion between two circumferentially adjacent pocket portions 70 is easily provided.
  • Inner surface portion formed cylindrical and conforms to the cylindrical collar portion (30, 32).
  • Water is preferably used as the coolant, with the antifreeze optionally being added to the water. But it is also lubricating oil from the electric motor driven gear used, so that no water is needed.
  • the coolant is driven by a pump.
  • this pump is driven by the rotor shaft 6 of the electric motor or a shaft driven therefrom, in particular the transmission.
  • the cooling capacity of the rotational speed of the rotor shaft 6 is dependent.
  • the inlet 21 is arranged on the first housing part 2 and the outlet on the second housing part 20, the pocket regions 70 formed on the first housing part 2 being connected to the inlet 21 and axially into each through the continuous casting part 1 extending channel 73, which in turn opens into a respective pocket portion 70 of the other housing part 3, wherein the arranged on the other housing part 3 pocket portions 70 are connected to the drain 20.
  • connection channel connection channel

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Abstract

Elektromotor mit einem Stator, wobei der Stator in einem Gehäuse des Elektromotors aufgenommen ist, wobei das Gehäuse ein Gussteil, insbesondere bearbeitetes Stranggussteil, aufweist, an dessen erstem axialem Endbereich ein Ringabschnitt, insbesondere ein hohlzylindrischer Ringabschnitt, ausgeformt ist, insbesondere drehend herausgeschnitten ist, wobei auf dem Ringabschnitt ein Gehäuseteil vorgesehen, insbesondere aufgeschoben angeordnet, ist und mit dem Gehäuseteil kraftschlüssig, insbesondere thermisch aufgeschrumpft, und/oder klebeverbunden verbunden ist, wobei das Gussteil zumindest einen axial durchgehenden Kanal, insbesondere für ein Kühlmittel, aufweist, welcher in einen von dem Ringabschnitt und von dem Gehäuseteil begrenzten Taschenbereich mündet.

Description

Elektromotor mit einem Stator
Beschreibung: Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Stator.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Elektromotor mit einem Stator ausgeführt ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor mit einem Stator weiterzubilden, wobei eine kompakte Ausführung mit hoher Leistung pro Bauvolumen erreichbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektromotor mit einem Stator nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektromotor mit einem Stator sind, dass der Stator in einem Gehäuse des Elektromotors aufgenommen ist, wobei das Gehäuse ein Gussteil, insbesondere bearbeitetes Stranggussteil, aufweist, an dessen erstem axialem Endbereich ein Ringabschnitt, insbesondere ein hohlzylindrischer Ringabschnitt, ausgeformt ist, insbesondere drehend herausgeschnitten ist, wobei auf dem Ringabschnitt ein Gehäuseteil vorgesehen, insbesondere aufgeschoben angeordnet, ist und mit dem Gehäuseteil kraftschlüssig, insbesondere thermisch
aufgeschrumpft, und/oder klebeverbunden verbunden ist, wobei das Gussteil zumindest einen axial durchgehenden Kanal, insbesondere für ein Kühlmittel, aufweist, welcher in einen von dem Ringabschnitt und von dem Gehäuseteil begrenzten Taschenbereich mündet.
Von Vorteil ist dabei, dass ein kompakter leistungsfähiger Motor herstellbar ist, der mit einem Kühlmittel, wie Wasser, Gas, insbesondere Luft, oder Öl, kühlbar ist. Dabei ist das Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf führbar und von einer Pumpe antreibbar. Das Kühlmittel ist direkt im Gussteil axial durchführbar und nimmt somit die Wärme des Motors direkt auf. Von
BESTÄTIGUNGSKOPIE den Statorwicklungen muss also der Wärmestrom nur durch das Blechpaket des Stators und von dort zum die Kanäle für das Kühlmedium umfassenden Gussteil gelangen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am anderen axialen Endbereich des Gussteils ein zweiter Ringabschnitt, insbesondere ein hohlzylindrischer Ringabschnitt, ausgeformt, insbesondere drehend herausgeschnitten, wobei auf dem zweiten Ringabschnitt ein Gehäuseteil vorgesehen, insbesondere
aufgeschoben angeordnet, ist und mit dem Gehäuseteil kraftschlüssig, insbesondere thermisch aufgeschrumpft, und/oder klebeverbunden verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass der runde Stator in eine entsprechend runde Ausnehmung des Gussteils einführbar ist. Das Gussteil ist also an seiner Innenseite zylindrisch ausgeführt. Somit ist ein runder Stator einführbar, der eine Rotorwelle, insbesondere eine mit Dauermagneten bestückte Rotorwelle, aufnimmt. Die Außenkontur des Gussteils ist in einem mittleren Abschnitt unrund ausführbar, so dass die Kanäle für das Kühlmittel in den radial hervorstehenden Eckbereichen
anordenbar sind. In einem axial vorderen und einem axial hinteren Endabschnitt sind jedoch die wiederum zylindrisch ausgeführten Ringabschnitte angeordnet. Diese sind vorzugsweise durch Drehen aus dem Rohgussteil herausgeschnitten, insbesondere wobei das Rohgussteil ein Stranggussteil ist. Auf diese Ringabschnitte ist jeweils ein Gehäuseteil aufsteckbar, das einen entsprechend zylindrischen Aufnahmebereich aufweist und dessen äußere Kontur nicht kreisrund ist. Somit ist nach Zusammenfügen, insbesondere also thermischem
Aufschrumpfen und/oder Klebeverbinden des Gehäuseteils mit dem Gussteil, ein Gehäuse des Motors erzeugt, welches ein unrundes Äußeres aufweist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste und/oder der zweite Ringabschnitt ein zylindrischer Kragenabschnitt. Von Vorteil ist dabei, dass nach radial innen und nach radial außen eine zylindrische Kontur vorgesehen ist, so dass ein Verbinden mit einem Stator nach radial innen und mit einem Gehäuseteil nach radial außen einfach ermöglicht ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind in Umfangsrichtung zwischen den von einem Gehäuseteil begrenzten, in Umfangsrichtung zueinander nächstbenachbarten
Taschenbereichen Verbindungsbereiche, insbesondere welche die Taschenbereiche verbinden, angeordnet oder Unterbrechungen, insbesondere welche die Taschenbereiche voneinander trennen, angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass eine mäanderförmige
Kühlmittelströmung durch das Gehäuse des Motors leitbar ist. Dabei ist ein
Verbindungsbereich in einfacher Weise dadurch herstellbar, dass das Gehäuseteil beabstandet ist vom Ringabschnitt des Gussteils, und eine Unterbrechung dadurch herstellbar, dass das Gehäuseteil den Ringabschnitt des Gussteils berührt. Der
Verbindungsabschnitt mündet dabei an seinen beiden in Umfangsrichtung angeordneten Endbereichen in einen jeweiligen Taschenbereich. Jeder Taschenbereich ist wiederum durch eine Beabstandung des Gehäuseteils vom entsprechenden Ringabschnitt des Gussteils erzeugt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in demjenigen Umfangswinkelbereich, in welchem ein vom ersten Gehäuseteil begrenzter Verbindungsbereich angeordnet ist, eine
Unterbrechung angeordnet, die vom zweiten Gehäuseteil begrenzt ist, insbesondere also mit einem Verbindungsbereich am ersten axialen Endbereich eine Unterbrechung am zweiten axialen Endbereich korrespondiert und
mit einer Unterbrechung am ersten axialen Endbereich ein Verbindungsbereich am zweiten axialen Endbereich korrespondiert. Von Vorteil ist dabei, dass eine mäandrierende
Kühlmittelstruktur in einfacher Weise erzeugbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an einem Gehäuseteil eine radial durchgehende Ausnehmung, insbesondere Zuleitung oder Ableitung, angeordnet, die in einen der
Taschen bereiche mündet. Von Vorteil ist dabei, dass eine Zuleitung beziehungsweise
Ableitung für Kühlmittel in einfacher Weise herstellbar ist, insbesondere durch eine jeweilige Radialbohrung.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind das oder die Gehäuseteile und das Gussteil aus Aluminium gefertigt. Von Vorteil ist dabei, dass ein Material mit einer im Vergleich zu Stahl hohen Wärmeleitfähigkeit verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Lagerschild mit einem Gehäuseteil
schraubverbunden, insbesondere wobei das Gehäuseteil eine Gewindebohrung aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass die vom Lager aufgenommenen Querkräfte und Axialkräfte nicht direkt ins Gussteil sondern indirekt über ein jeweiliges Gehäuseteil leitbar sind. Somit muss die kraftschlüssige und/oder Klebeverbindung zwischen Gehäuseteil und Ringabschnitt des Gussteils sowie die Schweißverbindung zwischen Gehäuseteil und Gussteil derart belastbar gestaltet werden, dass die Kräfte durchleitbar sind, ohne dass die durch die Verbindungen geschaffene Abdichtung der Kühlmittelleitung, insbesondere Kühlkanalstruktur, gefährdet sind. Hierzu ist im Bereich der kraftschlüssigen Verbindung Klebstoff zusätzlich vorsehbar, der auch Dichtigkeit verbessert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Ringabschnitt als Zentriermittel für das
Lagerschild verwendet. Von Vorteil ist dabei, dass das Gussteil nicht nur Gehäusefunktion für den Stator sondern auch Zentrierfunktion für das Lagerschild ausführt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist im Lagerschild ein Lager der Rotorwelle
aufgenommen, insbesondere wobei der Außenring des Lagers in einem Ringteil,
insbesondere Stahl-Ringteil, aufgenommen ist, das im Gehäuseteil eingegossen ist Von
Vorteil ist dabei, dass thermisch bedingte Längenänderungen vermindert sind und durch die Materialgleichheit zwischen Außenring und Ringteil die thermisch bedingten Spannungen verringert sind. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Stator in einer zylindrischen Ausnehmung des Gussteils aufgenommen. Von Vorteil ist dabei, dass ein rotativer Motor vorsehbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Gehäuseteile jeweils eine in
Umfangsrichtung unrunde äußeren Oberfläche auf. Von Vorteil ist dabei, dass ein
Quadratflansch am Motor vorsehbar ist, so dass dieser als Lagerschild oder Flanschteil mit dem jeweiligen Gehäuseteil in einfacher weise verbindbar ist, insbesondere wobei die Verbindungsschrauben im durch die Unrundheit radial hervorstehenden Bereich anordenbar sind. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gussteil eine in Umfangsrichtung unrunde äußere Oberfläche auf, wobei die axial durchgehenden Kanäle in den Eckbereichen des Gussteils angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Kanäle platzsparend anordenbar sind. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist in einem Umfangswinkelbereich, welcher eine von einem Gehäuseteil begrenzte Unterbrechung abdeckt, das Gehäuseteil einen nach radial innen gerichteten zylindrisch geformten Oberflächenabschnitt auf, der das Gussteil berührt. Von Vorteil ist dabei, dass die Unterbrechung in einfacher Weise herstellbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist in einem Umfangswinkelbereich, welcher einen von einem Gehäuseteil begrenzte Verbindungsabschnitt abdeckt, das Gehäuseteil einen nach radial innen gerichteten plan geformten Oberflächenabschnitt auf, der beabstandet ist vom Gussteil. Von Vorteil ist dabei, dass der Verbindungsbereich in einfacher Weise herstellbar ist. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen
Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Elektromotor gezeigt. In der Figur 2 ist eine Schrägansicht des Elektromotors gezeigt.
In der Figur 3 ist das Gehäuse des Elektromotors explodiert dargestellt in einer ersten Blickrichtung. In der Figur 4 ist eine andere Blickrichtung als in Figur 3 gezeigt.
In der Figur 5 ist ein Querschnitt durch einen Teil des erfindungsgemäßen Elektromotors in anderer Schnittrichtung als in Figur 1 gezeigt. In der Figur 6 ist eine zur Figur 5 gehörige Schrägansicht gezeigt.
In der Figur 7 ist die Kühlmittelströmung gezeigt.
In der Figur 8 ist die Verbindung zwischen dem Gehäuseteil 2 und dem Stranggussteil 1 im Querschnitt gezeigt, wobei eine Schweißnaht 81 zwischen Gehäuseteil 2 und äußerer
Oberfläche des Stranggussteils 1 das Kühlmittel-Leitungssystem, insbesondere auch die Taschenbereiche und Kanäle, abdichtet gegen die Umgebung. Außerdem ist das
Gehäuseteil 2 gegen den zylindrischen Ringabschnitt des Stranggussteils 1 mittels einer zusätzlichen Klebstoffschicht abgedichtet, so dass die in diesem Bereich vorgesehene thermische Aufschrumpfverbindung zusätzlich verstärkt und abgedichtet wird.
In der Figur 9 ist eine alternative Verbindung zwischen dem Gehäuseteil 2 und dem
Stranggussteil 1 gezeigt, wobei ein Dichtungsring 90 zur Herstellung der Dichtheit zwischen dem Gehäuseteil 2 und dem zylindrischen Ringabschnitt des Stranggussteils 1 in einer den Dichtungsring 90 aufnehmenden Ringnut vorgesehen ist. Die Klebstoffschicht 80 darf zusätzlich vorgesehen sein, um die Verbindung zu verstärken.
Wie in Figur 1 und 2 zusammen mit Figur 3 und 4 gezeigt, ist das Gehäuse des
Elektromotors aus einem mittig angeordneten Stranggussteil 1 gebildet, das an seinem axial vorderen und hinteren Endbereich jeweils einen zylindrischen Kragenabschnitt (30, 32) aufweist, der in Figur 1 nicht gezeigt ist.
Auf diesen zylindrischen Kragenabschnitt (30, 32) ist jeweils ein Gehäuseteil (2, 3) thermisch aufgeschrumpft, das hierzu eine zylindrische Ausnehmung aufweist, mit welcher es auf den zylindrisch ausgeführten Kragenabschnitt (30, 32) aufschiebbar ist.
Wie in Figur 8 gezeigt, ist zusätzlich zwischen dem jeweiligen Gehäuseteil (2, 3) und dem jeweiligen Kragenabschnitt (30, 32) auch Klebstoff 80 eingebracht, wie in Figur 8 näher dargestellt.
Im Innenraum des Gehäuses des Elektromotors ist ein bewickeltes Blechpaket, also der Stator des Elektromotors, vorgesehen, wobei der Stator ebenfalls durch thermisches Aufschrumpfen des Stranggussteils auf das Blechpaket des Stators verbunden ist.
Wie in Figur 1 gezeigt, ist das Blechpaket 10 des Stators mit Statorwicklungen bewickelt, deren Umlenkbereiche als Wickelköpfe 9 geformt sind.
An den axialen Stirnseiten des Gehäuses sind jeweils Lagerschilde (4, 11 ) angeordnet, die ein jeweiliges Lager (7, 14) aufnehmen, über welche die Rotorwelle 6 gelagert ist. Am äußeren Umfang der Rotorwelle sind Dauermagnete 5 angeordnet, die mit dem von den Statorwicklungen erzeugten Magnetfeld wechselwirken.
Radial zwischen Lagerschild 4 und Lager 7 ist ein Stahlring 8 angeordnet, so dass der Außenring des Lagers aus Stahl ausführbar ist und das Lagerschild 4 aus Aluminium, wobei der Stahlring 8 eingegossen ist in das aus Aluminium gefertigte Lagerschild 4. Somit sind thermisch bedingte unterschiedliche Ausdehnungen des Lagerschilds 4 und des Außenrings des Lagers 7 kompensierbar. Am ersten axialen Endbereich der Rotorwelle 6 ist eine anzutreibende Vorrichtung verbindbar, am anderen axialen Endbereich ein Winkelsensor 12 zur Detektion der
Winkellage der Rotorwelle 6 angeordnet
Am Lagerschild 11 sind Steckverbinderteile 13 angeordnet, mit welchem Leistungs- und Sensorsignalleitungen steckverbindbar sind. Das Stranggussteil 1 weist eine zylindrische Innenbohrung, in welchem der Stator aufnehmbar ist. Wie in Figur 5 gezeigt, weist das Stranggussteil 1 axial verlaufende Kanäle 31 auf, welche von einem Kühlmittel durchströmbar sind. Als Kühlmittel ist eine Flüssigkeit, wie Öl oder Wasser, verwendbar.
Die Kanäle 31 münden in Taschenbereiche 70 der Gehäuseteile (2, 3).
Wie in Figur 6 gezeigt, weist das erste Gehäuseteil 3 weist einen Zulauf 21 und einen Ablauf 20 auf, die als jeweilige Ausnehmung von der äußeren Umgebung zu einem Taschenbereich des Gehäuseteils 3 führen. Jeder Taschen bereich ist nach radial innen begrenzt von dem jeweiligen zylindrischen
Kragenabschnitt (30, 32) des Stranggussteils 1 und nach radial außen von dem jeweiligen Gehäuseteil (2, 3).
Die am Umfang des zylindrischen Kragenabschnitts (30,32) angeordneten voneinander beabstandeten Taschenbereiche 70 sind in Umfangsrichtung jeweils verbunden mittels eines jeweiligen Verbindungsbereichs 71 oder nicht verbunden mittels einer Unterbrechung 72.
Ein jeweiliger von dem Gehäuseteil 2 umfasster Taschenbereich 70 ist mit einem jeweiligen vom Gehäuseteil 3 umfassten Taschenbereich 70 mittels eines jeweiligen, im Stranggussteil 1 axial verlaufenden Kanals 73 verbunden.
Jedem Verbindungsbereich 71 des ersten Gehäuseteils 2 ist an gleicher Umfangsposition eine Unterbrechung 72 des anderen Gehäuseteils 3 zugeordnet. Entsprechend ist jeder Unterbrechung 72 des Gehäuseteils 3 an gleicher Umfangsposition ein Verbindungsbereich 71 des Gehäuseteils 2 zugeordnet.
Der jeweilige Verbindungsbereich 71 ist wiederum nach radial innen begrenzt durch den jeweiligen Kragenabschnitt (30, 32) und nach radial außen durch das Gehäuseteil (2, 3). Somit münden die Verbindungsbereiche 71 derart in Taschenbereiche 70, dass ein mäandrierender Kühlmitteldurchlauf durch das Gehäuse des Elektromotors erreicht ist. Dabei verläuft der mäandrierende Durchlauf in Umfangsrichtung, wie in Figur 7 gezeigt. Wichtig ist bei der Erfindung, dass das Stranggussteil 1 einen zylindrischen
Aufnahmebereich für den Stator, insbesondere also das mit Statorwicklungen bewickelte Blechpaket des Stators, bietet. Das auf den jeweiligen zylindrischen Kragenabschnitt (30, 32) aufgeschobene, thermisch aufgeschrumpft und klebe-verbundene Gehäuseteil (2, 3) ist an seiner radial innen liegenden Seite ebenfalls zylindrisch geformt, weist aber an seiner radial außenliegenden Oberfläche eine unrunde, also in Umfangsrichtung ungleichmäßige Form auf. Insbesondere ist das Gehäuseteil (2, 3) im Wesentlichen quadratisch ausgebildet. Zur Abdichtung zwischen Gehäuseteil 2 beziehungsweise 3 und Stranggussteil 1 ist eine
Schweiß- und/oder Klebe-Verbindung an der äußeren Oberfläche vorgesehen. Somit ist der Kühlmittelkreislauf abgedichtet gegen die äußere Umgebung. Auf diese Weise strömt also das Kühlmittel von den Taschenbereichen 70 in die Kanäle 73, ohne dass Verluste an die Umgebung hin auftreten.
Die Lagerflansche 4 und 11 sind mit dem jeweiligen Gehäuseteil (2, 3) schraubverbunden, wobei axial verlaufende Gewindebohrlöcher in die Eckabschnitte des Gehäuseteils (2, 3) eingebracht sind. Dabei sind die Eckabschnitte mittels der unrunden Ausformung radial hervorstehend.
Zur Bildung der Verbindungsbereiche 71 weisen die Gehäuseteile im Umfangswickelbereich der Verbindungsabschnitte 71 plane Innenoberflächenabschnitte auf. Somit ist durch eine Beabstandung der planen Innenoberflächenabschnitte von dem jeweiligen zylindrischen Kragenabschnitt (30,32) der Verbindungsabschnitt zwischen zwei in Umfangsrichtung angrenzenden Taschenbereichen 70 in einfacher Weise geschaffen.
Im Umfangswinkelbereich der Unterbrechungen 72 liegt das Gehäuseteil am jeweiligen zylindrischen Kragenabschnitt (30,32) an. Dabei ist somit der entsprechende
Innenoberflächenabschnitt zylindrisch ausgebildet und schmiegt sich an den zylindrischen Kragenabschnitt (30, 32) an.
Als Kühlmittel wird vorzugsweise Wasser verwendet, wobei dem Wasser gegebenfalls Frostschutzmittel zugesetzt ist. Es ist aber auch Schmieröl eines vom Elektromotor angetriebenen Getriebes verwendbar, so dass kein Wasser benötigt wird. In jedem Fall wird das Kühlmittel von einer Pumpe angetrieben. Vorzugsweise wird diese Pumpe von der Rotorwelle 6 des Elektromotors oder einer hiervon angetriebenen Welle, insbesondere des Getriebes, angetrieben. Somit ist die Kühlleistung von der Drehzahl der Rotorwelle 6 abhängig.
Die von den Lagern (7, 14) über die Rotorwelle 6 aufgenommen Kräfte, insbesondere Querkräfte oder Axialkräfte, werden nicht direkt an das Stranggussteil 1 sondern über das jeweilige Gehäuseteil (2, 3) an das Stranggussteil 1 abgeleitet. Somit erfolgt diese
Kraftableitung über die kraftschlüssige, also thermische Aufschrumpf-, sowie Klebe- Verbindung zwischen Stranggussteil 1 und jeweiligem Gehäuseteil (2, 3).
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist statt des beschriebenen mäandrierenden Kühlmittelkreislaufs der Zulauf 21 am ersten Gehäuseteil 2 angeordnet und der Ablauf am zweiten Gehäuseteil 20, wobei die am ersten Gehäuseteil 2 ausgebildeten Taschenbereiche 70 mit dem Zulauf 21 verbunden sind und jeweils in einen durch das Stranggussteil 1 axial verlaufenden Kanal 73 münden, der wiederum in einen jeweiligen Taschenbereich 70 des anderen Gehäuseteils 3 mündet, wobei die am anderen Gehäuseteil 3 angeordneten Taschenbereiche 70 mit dem Ablauf 20 verbunden sind.
Bezugszeichenliste
I Stranggussteil
2 Gehäuseteil
3 Gehäuseteil
4 Lagerschild
5 Dauermagnete
6 Rotorwelle
7 Lager
8 Stahlring
9 Wickelkopf
10 Blechpaket
I I Lagerschild
12 Winkelsensor
13 Steckverbinderteil
14 Lager
20 Ablauf
21 Zulauf
30 Kragenabschnitt, zylindrisch
31 Kanal
32 Kragenabschnitt, zylindrisch
40 Taschenbereiche
60 Sacklochgewinde
70 Taschenbereich
71 Verbindungskanal, Verbindungsbereich
72 Unterbrechung
73 Kanal
80 Klebestoff
81Schweiß-/Klebenaht
90 Dichtungsring

Claims

Patentansprüche:
1. Elektromotor mit einem Stator, wobei der Stator in einem Gehäuse des Elektromotors aufgenommen ist, wobei das Gehäuse ein Gussteil, insbesondere bearbeitetes Stranggussteil, aufweist, an dessen erstem axialem Endbereich ein Ringabschnitt, insbesondere ein hohlzylindrischer Ringabschnitt, ausgeformt ist, insbesondere drehend herausgeschnitten ist, wobei auf dem Ringabschnitt ein Gehäuseteil vorgesehen, insbesondere aufgeschoben angeordnet, ist und mit dem Gehäuseteil kraftschlüssig, insbesondere thermisch aufgeschrumpft, und/oder klebeverbunden verbunden ist, wobei das Gussteil zumindest einen axial durchgehenden Kanal, insbesondere für ein Kühlmittel, aufweist, welcher in einen von dem Ringabschnitt und von dem Gehäuseteil begrenzten Taschenbereich mündet.
2. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
am anderen axialen Endbereich des Gussteils ein zweiter Ringabschnitt, insbesondere ein hohlzylindrischer Ringabschnitt, ausgeformt ist, insbesondere drehend herausgeschnitten ist, wobei auf dem zweiten Ringabschnitt ein Gehäuseteil vorgesehen, insbesondere
aufgeschoben angeordnet, ist und mit dem Gehäuseteil kraftschlüssig, insbesondere thermisch aufgeschrumpft, und/oder klebeverbunden verbunden ist.
3. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste und/oder der zweite Ringabschnitt ein zylindrischer Kragenabschnitt ist.
4. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in Umfangsrichtung zwischen den von einem Gehäuseteil begrenzten, in Umfangsrichtung zueinander nächstbenachbarten Taschenbereichen Verbindungsbereiche, insbesondere welche die Taschenbereiche verbinden, oder Unterbrechungen, insbesondere welche die Taschenbereiche voneinander trennen, angeordnet sind.
5. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in demjenigen Umfangswinkelbereich, in welchem ein vom ersten Gehäuseteil begrenzter Verbindungsbereich angeordnet ist, eine Unterbrechung angeordnet ist, die vom zweiten Gehäuseteil begrenzt ist, insbesondere also mit einem Verbindungsbereich am ersten axialen Endbereich eine Unterbrechung am zweiten axialen Endbereich korrespondiert und
mit einer Unterbrechung am ersten axialen Endbereich ein Verbindungsbereich am zweiten axialen Endbereich korrespondiert.
6. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
an einem Gehäuseteil eine radial durchgehende Ausnehmung, insbesondere Zuleitung oder Ableitung, angeordnet ist, die in einen der Taschenbereiche mündet.
7. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das oder die Gehäuseteile und das Gussteil aus Aluminium gefertigt sind.
8. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Lagerschild mit einem Gehäuseteil schraubverbunden ist, insbesondere wobei das Gehäuseteil eine Gewindebohrung aufweist.
9. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Ringabschnitt als Zentriermittel für das Lagerschild verwendet ist.
10. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Lagerschild ein Lager der Rotorwelle aufgenommen ist, insbesondere wobei der
Außenring des Lagers in einem Ringteil, insbesondere Stahl-Ringteil, aufgenommen ist, das im Gehäuseteil eingegossen ist
11. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stator in einer zylindrischen Ausnehmung des Gussteils aufgenommen ist.
12. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gehäuseteile jeweils eine in Umfangsrichtung unrunde äußeren Oberfläche aufweisen.
13. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gussteil eine in Umfangsrichtung unrunde äußeren Oberfläche aufweisen, wobei die axial durchgehenden Kanäle in den Eckbereichen des Gussteils angeordnet sind. .
14. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem Umfangswinkelbereich, welcher eine von einem Gehäuseteil begrenzte Unterbrechung abdeckt, das Gehäuseteil einen nach radial innen gerichteten zylindrisch geformten Oberflächenabschnitt aufweist, der das Gussteil berührt.
15. Elektromotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem Umfangswinkelbereich, welcher einen von einem Gehäuseteil begrenzte Verbindungsabschnitt abdeckt, das Gehäuseteil einen nach radial innen gerichteten plan geformten Oberflächenabschnitt aufweist, der beabstandet ist vom Gussteil.
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